ჩვენ ხშირად ვადარებთ კრისტალურ ოსცილატორს ციფრული მიკროსქემის გულს, რადგან ციფრული მიკროსქემის მთელი მუშაობა განუყოფელია საათის სიგნალისგან და კრისტალური ოსცილატორი პირდაპირ აკონტროლებს მთელ სისტემას. თუ ბროლის ოსცილატორი არ იმუშავებს, მთელი სისტემა პარალიზდება, ამიტომ კრისტალური ოსცილატორი ციფრული წრედის მუშაობის დაწყების წინაპირობაა.

ბროლის ოსცილატორი, როგორც ჩვენ ხშირად ვამბობთ, არის კვარცის ბროლის ოსცილატორი და კვარცის ბროლის რეზონატორი. ორივე დამზადებულია კვარცის კრისტალების პიეზოელექტრული ეფექტით. კვარცის ბროლის ორ ელექტროდზე ელექტრული ველის გამოყენება იწვევს ბროლის მექანიკურ დეფორმაციას, ხოლო მექანიკური წნევის გამოყენება ორივე მხარეს იწვევს ელექტრული ველის წარმოქმნას კრისტალში. და ორივე ეს ფენომენი შექცევადია. ამ თვისების გამოყენებით, ალტერნატიული ძაბვები გამოიყენება ბროლის ორივე მხარეს და ვაფლი ვიბრირებს მექანიკურად, ასევე წარმოქმნის ალტერნატიულ ელექტრულ ველებს. ამ სახის ვიბრაცია და ელექტრული ველი ზოგადად მცირეა, მაგრამ გარკვეული სიხშირით, ამპლიტუდა მნიშვნელოვნად გაიზრდება, რაც არის პიეზოელექტრული რეზონანსი, LC მარყუჟის რეზონანსის მსგავსი, რომელსაც ჩვენ ჩვეულებრივ ვხედავთ.

როგორც ციფრული მიკროსქემის გული, როგორ თამაშობს ბროლის ოსცილატორი ჭკვიან პროდუქტებში? ჭკვიან სახლს, როგორიცაა კონდიციონერი, ფარდები, დაცვა, მონიტორინგი და სხვა პროდუქტები, ყველას სჭირდება უკაბელო გადაცემის მოდული, მათ Bluetooth, WIFI ან ZIGBEE პროტოკოლით, მოდული ერთი ბოლოდან მეორე ბოლომდე, ან პირდაპირ მობილური ტელეფონის მართვის საშუალებით და უკაბელო მოდული არის ძირითადი კომპონენტი, რომელიც გავლენას ახდენს მთელი სისტემის სტაბილურობაზე, ამიტომ აირჩიეთ სისტემა კრისტალური ოსცილატორის გამოსაყენებლად. განსაზღვრავს ციფრული სქემების წარმატებას ან წარუმატებლობას.

ციფრულ წრეში კრისტალური ოსცილატორის მნიშვნელობიდან გამომდინარე, ფრთხილად უნდა ვიყოთ გამოყენებისა და დიზაინის დროს:

1. ბროლის ოსცილატორში არის კვარცის კრისტალები, რომლებიც ადვილად იწვევს კვარცის ბროლის მსხვრევას და დაზიანებას გარედან ზემოქმედების ან ვარდნისას, შემდეგ კი ბროლის ოსცილატორი ვერ ვიბრირებს. აქედან გამომდინარე, კრისტალური ოსცილატორის საიმედო ინსტალაცია უნდა იყოს გათვალისწინებული მიკროსქემის დიზაინში და მისი პოზიცია არ უნდა იყოს ახლოს ფირფიტის კიდესთან და აღჭურვილობის გარსთან შეძლებისდაგვარად.

2. ხელით ან მანქანით შედუღებისას ყურადღება მიაქციეთ შედუღების ტემპერატურას. კრისტალური ვიბრაცია მგრძნობიარეა ტემპერატურის მიმართ, შედუღების ტემპერატურა არ უნდა იყოს ძალიან მაღალი, ხოლო გათბობის დრო უნდა იყოს რაც შეიძლება მოკლე.

გონივრული კრისტალური ოსცილატორის განლაგება შეუძლია დათრგუნოს სისტემის რადიაციული ჩარევა.

1. პრობლემის აღწერა

პროდუქტი არის საველე კამერა, რომელიც შედგება ხუთი ნაწილისგან შიგნით: ძირითადი მართვის დაფა, სენსორის დაფა, კამერა, SD მეხსიერების ბარათი და ბატარეა. ჭურვი არის პლასტიკური გარსი და პატარა დაფას აქვს მხოლოდ ორი ინტერფეისი: DC5V გარე კვების ინტერფეისი და USB ინტერფეისი მონაცემთა გადაცემისთვის. რადიაციული ტესტის შემდეგ აღმოჩნდა, რომ დაახლოებით 33 MHz ჰარმონიული ხმაურის გამოსხივების პრობლემაა.

ორიგინალური ტესტის მონაცემები შემდეგია:

2. გააანალიზეთ პრობლემა

ამ პროდუქტის გარსის სტრუქტურა პლასტიკური გარსი, არადამცავი მასალა, მთელი ტესტი მხოლოდ დენის კაბელი და USB კაბელი გარსიდან გამოდის, არის თუ არა ჩარევის სიხშირის წერტილი გამოსხივებული დენის კაბელით და USB კაბელით? აქედან გამომდინარე, ტესტირებისთვის ტარდება შემდეგი ნაბიჯები:

(1) დაამატეთ მაგნიტური რგოლი მხოლოდ დენის კაბელზე, ტესტის შედეგები: გაუმჯობესება აშკარა არ არის;

(2) დაამატეთ მხოლოდ მაგნიტური რგოლი USB კაბელზე, ტესტის შედეგები: გაუმჯობესება ჯერ კიდევ არ არის აშკარა;

(3) დაამატეთ მაგნიტური რგოლი USB კაბელზე და დენის კაბელზე, ტესტის შედეგები: გაუმჯობესება აშკარაა, ჩარევის საერთო სიხშირე შემცირდა.

ზემოაღნიშნულიდან ჩანს, რომ ჩარევის სიხშირის წერტილები გამოტანილია ორი ინტერფეისიდან, რაც არ არის დენის ინტერფეისის ან USB ინტერფეისის პრობლემა, არამედ შიდა ჩარევის სიხშირის წერტილები, რომლებიც დაკავშირებულია ორ ინტერფეისთან. მხოლოდ ერთი ინტერფეისის დაცვა ვერ გადაჭრის პრობლემას.

ახლო ველის გაზომვით, აღმოჩნდა, რომ 32,768KHz კრისტალური ოსცილატორი ბირთვის მართვის დაფიდან წარმოქმნის ძლიერ სივრცულ გამოსხივებას, რაც ქმნის მიმდებარე კაბელებს და GND-ს 32,768KHz ჰარმონიულ ხმაურს, რომელიც შემდეგ ერწყმის და ასხივებს ინტერფეისის USB კაბელს და დენის კაბელი. კრისტალური ოსცილატორის პრობლემები გამოწვეულია შემდეგი ორი პრობლემის გამო:

(1) ბროლის ვიბრაცია ძალიან ახლოს არის ფირფიტის კიდესთან, რაც ადვილად იწვევს კრისტალური ვიბრაციის გამოსხივების ხმაურს.

(2) კრისტალური ოსცილატორის ქვეშ არის სიგნალის ხაზი, რომელიც ადვილად იწვევს სიგნალის ხაზის კრისტალური ოსცილატორის ჰარმონიულ ხმაურს.

(3) ფილტრის ელემენტი მოთავსებულია კრისტალური ოსცილატორის ქვეშ, ხოლო ფილტრის კონდენსატორი და შესაბამისი წინააღმდეგობა არ არის მოწყობილი სიგნალის მიმართულების მიხედვით, რაც აუარესებს ფილტრის ელემენტის ფილტრაციის ეფექტს.

3, გამოსავალი

ანალიზის მიხედვით, მიღებულია შემდეგი კონტრზომები:

(1) ფილტრის ტევადობა და ბროლის შესატყვისი წინააღმდეგობა CPU ჩიპთან ახლოს, უპირატესად მოთავსებულია დაფის კიდიდან მოშორებით;

(2) დაიმახსოვრეთ, რომ არ დადოთ ნიადაგი კრისტალების განლაგების არეში და ქვემოთ პროექციის არეში;

(3) ფილტრის ტევადობა და ბროლის შესატყვისი წინააღმდეგობა მოწყობილია სიგნალის მიმართულების მიხედვით და მოთავსებულია აკურატულად და კომპაქტურად კრისტალის მახლობლად;

(4) კრისტალი მოთავსებულია ჩიპთან ახლოს და მათ შორის ხაზი არის რაც შეიძლება მოკლე და სწორი.

4. დასკვნა

დღესდღეობით მრავალი სისტემის კრისტალური ოსცილატორის საათის სიხშირე მაღალია, ჩარევის ჰარმონიული ენერგია ძლიერია; ინტერფერენციული ჰარმონიები არა მხოლოდ გადაიცემა შემავალი და გამომავალი ხაზებიდან, არამედ კოსმოსიდანაც გამოსხივდება. თუ განლაგება არ არის გონივრული, ადვილია გამოიწვიოს ძლიერი ხმაურის გამოსხივების პრობლემა და ძნელია გადაჭრა სხვა მეთოდებით. აქედან გამომდინარე, ძალიან მნიშვნელოვანია კრისტალური ოსცილატორის და CLK სიგნალის ხაზის განლაგება PCB დაფის განლაგებაში.

შენიშვნა კრისტალური ოსცილატორის PCB დიზაინის შესახებ

(1) დაწყვილების კონდენსატორი უნდა იყოს რაც შეიძლება ახლოს კრისტალური ოსცილატორის კვების წყაროსთან. პოზიცია უნდა განთავსდეს თანმიმდევრობით: ელექტრომომარაგების შემოდინების მიმართულების მიხედვით, უმცირესი სიმძლავრის მქონე კონდენსატორი უნდა განთავსდეს თანმიმდევრობით უდიდესიდან უმცირესამდე.

(2) ბროლის ოსცილატორის გარსი უნდა იყოს დასაბუთებული, რომელსაც შეუძლია კრისტალური ოსცილატორის გარედან გამოსხივება და ასევე შეუძლია დაიცვას კრისტალური ოსცილატორის გარე სიგნალების ჩარევა.

(3) არ გაატაროთ მავთული კრისტალური ოსცილატორის ქვეშ, რათა დარწმუნდეთ, რომ იატაკი მთლიანად დაფარულია. ამავდროულად, არ გაატაროთ მავთული კრისტალური ოსცილატორიდან 300 მილ მანძილზე, რათა თავიდან აიცილოთ კრისტალური ოსცილატორი სხვა გაყვანილობის, მოწყობილობებისა და ფენების მუშაობაში ჩარევისგან.

(4) საათის სიგნალის ხაზი უნდა იყოს რაც შეიძლება მოკლე, ხაზი უნდა იყოს უფრო ფართო და ბალანსი უნდა იყოს ნაპოვნი გაყვანილობის სიგრძეში და სითბოს წყაროდან მოშორებით.

(5) კრისტალური ოსცილატორი არ უნდა განთავსდეს PCB დაფის კიდეზე, განსაკუთრებით დაფის ბარათის დიზაინში.